מחקר חדש מסביר מדוע חולים מסוימים מפתחים זיהום חמור אחרי טיפול כימותרפי ומצביע על דרכים למנוע את התופעה הבלתי רצויה הזו.
טיפול כימותרפי בסרטן יכול להציל חיים, אך הוא כרוך בסיבוכים חמורים, כולל זיהומים. עד עכשיו הקריטריון העיקרי להערכת הסיכון היה מספר תאי הדם: אם מספרם של תאי דם לבנים נמצא מתחת לערך סף קריטי, הסיכון נחשב גבוה. מודל חדש שפיתחו מתמטיקאים ממכון ויצמן למדע, בשיתוף עם רופאים מהמרכז הרפואי מאיר בכפר סבא וממרכז המחקר הופמן לה-רוש בבזל, מראה כי לצורך הערכת הסיכון חיוני לקבוע לא רק את כמות תאי הדם, אלא גם את איכותם, שמשתנה מאדם לאדם.
המחקר הוא צעד חשוב בהתפתחות התחום הצעיר של רפואה מותאמת אישית, ועשוי להניב גישה אישית יותר לכימותרפיה. לדוגמה, אצל חולים בסיכון גבוה יצטרכו הרופאים לנקוט אמצעים מוגברים כדי למנוע זיהום. מחולים בסיכון נמוך, לעומת זאת, אפשר יהיה לחסוך טיפולי מנע מיותרים ולא נעימים.
המחקר התפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Journal of Clinical Investigation, ובוצע בידי קבוצת חוקרים מתחומים רחוקים למדי: מתמטיקה שימושית, הנדסת חשמל, אונקולוגיה, אימונולוגיה ורפואת ילדים.
איור: Thinkstock
המודל החדש מסביר איך פועלת מערכת החיסון בתנאי נוטרופניה, כלומר רמה נמוכה של תאי דם לבנים, בעיקר מסוג נויטרופילים. במצב זה, שנגרם לעתים קרובות אחרי טיפולי כימותרפיה או השתלת לשד עצם אך עשוי גם להיות מצב מולד, עלולים להתפתח זיהומים חמורים כשמערכת החיסון אינה מצליחה לבצע את תפקידה החיוני: בליעה וחיסול של חיידקים. "המודל המתמטי שלנו גילה מנגנונים חדשים האחראים להבדלים במידת הפגיעות לזיהומים בין חולי נוטרופניה", אומרת ראש הקבוצה, פרופ' ורד רום-קדר, מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן למדע.
המודל מראה כי במצב של נוטרופניה אי אפשר להסביר את יחסי הכוחות בין תאי החיסון לבין החיידקים באמצעות היחס הפשוט בין מספר התאים למספר החיידקים, וגם לא באמצעות קביעת ערך סף מינימלי לכמות תאי החיסון. הסיבה לכך היא שכשספירת הנויטרופילים נמוכה, מערכת החיסון של החולה נכנסת למצב של איזון עדין הקרוי במונחים מתמטיים "דו-יציבות". המצב הזה עלול להיות מופר באופן דרמטי על ידי שינויים זעירים בריכוז החיידקים או במספר הנויטרופילים. גורמים נוספים שעשויים להשפיע באופן דרמטי על האיזון הזה כוללים את מידת היעילות של הנויטרופילים ואת מידת החדירות של הרקמות לחיידקים – שעלולה להתגבר בהשפעתם של טיפולים כימותרפיים.
על פי המודל, אצל אנשים בריאים אין חשיבות רבה להבדלים בתפקוד הנויטרופילים בין אדם לאדם. אצל חולים עם נוטרופניה, לעומת זאת, גם פערים קטנים יכולים להיות הבדל של חיים ומוות. המסקנה מבוססת על מחקר שהתבסס על בדיקות שנערכו בדמם של ארבע מתנדבים בריאים. כדי ליישם את המודל בפועל יש לערוך עדיין ניסוי קליני מקיף.
המודל הציע עד כה פתרונות לכמה וכמה תעלומות רפואיות. הוא מסייע למשל להסביר מדוע חולי סרטן מסוימים מפתחים זיהומים מסכני חיים אחרי טיפולים כימותרפיים, אף על פי שהם מוחזקים בבידוד ובתנאים סטריליים. מתברר שאם הנויטרופילים שלהם חלשים, די בכמות זעירה של חיידקים, כמו זאת שקיימת דרך קבע במעיים, כדי להטות את האיזון העדין בגוף לטובת החיידקים.
המחקר מסביר גם מדוע חולים מסוימים מפתחים זיהום חמור אחרי טיפול כימותרפי או השתלת לשד עצם, אפילו אחרי שמספר הנויטרופילים שלהם חוזר לרמה תקינה יחסית. כאמור, הכימותרפיה גורמת לא רק להפחתה במספר הנויטרופילים ולהחלשת תפקודם, אלא גם מגבירה את החדירות של רקמות החולים לחיידקים.
המודל מראה כי כתוצאה מכך, אצל חולים מסוימים ריכוז החיידקים עולה במהירות גבוהה עד כדי כך שאפילו כשהנויטרופילים חוזרים לערכים נורמליים הגוף אינו מסוגל להתגבר על החיידקים – שהספיקו בינתיים להתרבות ללא שליטה. התסריט הזה עשוי להסביר בעתיד גם את המקרים הנדירים שבהם זיהומים חמורים מתפתחים בגופן של אנשים עם מערכת חיסון רגילה. על פי המודל, במקרים אלה התרבות מהירה של חיידקים אלימים במיוחד עלולה לגבור על פעילות הנויטרופילים, גם אם מספרם תקין והם פועלים ביעילות סבירה.
המודל עשוי גם לסייע לרופאים לפענח מקרים רפואיים חסרי הסבר. לדוגמה, תינוק שטופל במרכז הרפואי מאיר בעקבות נוטרופניה מולדת הבריא, אף שספירת הנויטרופילים שלו הייתה מתחת ל-200 תאים למיקרוליטר דם. לעומת זאת, חולה סרטן בוגר נפטר כשספירת הנויטרופילים שלו אחרי כימותרפיה עמדה על 380. המודל מסביר איך פרמטרים קליניים כגון איכות ירודה של הנויטרופילים יכולים להוביל דווקא למות החולה הבוגר, למרות העדיפות המספרית של הנויטרופילים שלו.
בנוסף, המודל עשוי לסייע בהבנת התפתחותם של זיהומים חמורים חוזרים אצל חולים מסוימים. רופאים מהמרכז הרפואי מאיר הצליחו לקבוע אבחון רק אצל שליש מכאלף חולים שהופנו אליהם עקב זיהומים חמורים. המודל המתמטי של מדעני מכון ויצמן מציע את האפשרות שלפחות חלק מהמקרים הלא פתורים נבע כנראה מצירוף של כמה פגמים חיסוניים, כמו הבדלים בתפקוד הנויטרופילים ותאי חיסון אחרים.
את המחקר ביצעו חוקרים המשלבים תחומי התמחות באופן בלתי שגרתי. ראש הקבוצה, המתמטיקאית פרופ' ורד רום-קדר, מתמחה בחקר מערכות דינמיות. ד"ר רועי מלכה הוא מהנדס חשמל שביצע את המחקר במסגרת לימודי הדוקטורט שלו במכון ויצמן וכיום עובד על מחקר בתחום דומה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת הרווארד. את הרעיון למחקר הגה ד"ר אליעזר שוחט, אונקולוג בכיר המחזיק גם הוא בתואר דוקטור במתמטיקה ממכון ויצמן. כעת הוא עובד במרכז מחקר של חברת התרופות הופמן לה-רוש בבזל שבשווייץ.
במחקר השתתפה גם קבוצה מהמרכז הרפואי מאיר: ראש המעבדה לתפקוד לויקוציטים וראש הקתדרה לאימונולוגית ילדים בפקולטה לרפואה על שם סאקלר באוניברסיטת תל אביב פרופ' ברוך וולך, ומנהלת המעבדה רונית גבריאלי, שביצעה את הניסויים.
פרופ' וולך: "מהמחקר עולה כי כדי להגיע לתוצאות אופטימליות בכימותרפיה או בטיפול בחולים עם זיהומים חוזרים רצוי לבדוק גם את איכות הנויטרופילים של החולים ואת ריכוז החיידקים בהם. בדיקות כאלה תסייענה בהפחתת תחלואה ומוות, וכמו כן בהפחתת הוצאות אשפוז ומתן תרופות יקרות. יתרה מזאת, ייתכן שבדרך זו יתאפשר לצמצם את השימוש באנטיביוטיקה וכך להפחית את התפתחותם של זני חיידקים עמידים לתרופות".
הדמיית זיהום חיידקי אצל שלושה חולים היפותטיים הסובלים מנוטרופניה חמורה וזהה. בעזרת תרופות, החולה בעל הנויטרופילים ה"חזקים"(P1)מסוגל להתגבר על הזיהום. לעומתו, החולה בעל הנויטרופילים ה"חלשים"(P4)אינו יכול להתגבר אפילו על זיהום חיידקי קל (כמו זיהום שמקורו במעיים).
המאמר לקוח ממגזין "המכון – מדע ותרבות בשפה ידידותית" של מכון ויצמן למדע. הוא מופיע גם באתר "מסע הקסם המדעי" המביא לציבור הרחב חדשות מדע ממכון ויצמן.
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
